铸造铝合金熔炼原理和工艺
铸造铝合金的熔炼工艺
铸造铝合金的熔炼工艺
铸造铝合金的熔炼工艺一般包括以下几个步骤：
1. 材料准备：选择适合铸造铝合金的原材料，通常包括铝、合金元素和其他附加剂。
铝的纯度要求较高，合金元素根据合金配方进行选择。
2. 熔炼：将准备好的材料放入熔炉中进行熔炼。
熔炼温度根据不同的合金类型和铸造要求而变化，一般在600C至800C之间。
熔炼过程中，需要注意材料的均匀加热，搅拌破碎氧化层，并控制好熔炼温度和时间。
3. 清炼：熔炼完成后，需要进行清炼以去除杂质。
清炼一般包括除渣、除气等步骤，利用氮气等惰性气体进行喷吹，将杂质和气泡从熔液中排出。
4. 合金调质：铝合金需要进行合金调质以提高其力学性能。
合金调质一般包括固溶处理和时效处理两个步骤。
固溶处理是将合金加热至固溶温度，保持一定时间，使合金元素均匀溶解在铝中。
时效处理是在固溶处理后，将合金冷却到室温，在一定的温度下保持一定时间，使合金元素重新分布和形成细小的析出相，从而提高合金的强度和韧性。
5. 浇注：将熔融的合金倒入预先准备的铸型中。
在浇注过程中，需要控制好铸态温度、浇注速度和浇注压力，以确保铸件的质量。
6. 冷却：浇注后，铸件需要进行冷却。
冷却速度会影响铸件的晶粒大小和组织结构，因此需要根据不同的合金性能要求，选择合适的冷却方式。
7. 修磨和表面处理：冷却后的铸件需要进行去毛刺、修磨和表面处理等工艺，以提高铸件的表面质量和精度。
以上是铸造铝合金的一般熔炼工艺流程，具体操作步骤和参数设置会根据不同的铝合金材料和铸造要求而有所差异。
低压铝合金铸造工艺
低压铝合金铸造工艺低压铝合金铸造工艺是一种常用的铝合金制造方法，也被广泛应用于各个领域。
本文将介绍低压铝合金铸造工艺的基本原理、工艺流程、优点和应用领域等方面的内容。
一、低压铝合金铸造工艺的基本原理低压铝合金铸造工艺是指在一个密封的铸造腔体中，通过施加气压将熔化的铝合金从铸造炉中注入到铸型中，然后通过冷却凝固形成所需的铸件。
该工艺的基本原理是利用气压将熔化的铝合金从铸造炉中推送到铸型中，并通过冷却凝固固化形成铸件。
低压铝合金铸造工艺的流程一般包括以下几个步骤：1. 铝合金熔炼：将所需的铝合金料放入熔炉中进行熔炼，确保铝合金的纯度和成分符合要求。
2. 铸型制备：根据需要制作相应的铸型，一般采用砂型或金属型。
3. 铝液注入：将熔化的铝合金倒入铸造炉中，然后通过加压将铝液注入到预先准备好的铸型中。
4. 冷却凝固：在铸型中加压注入铝液后，等待一定的冷却时间，让铝液凝固成型。
5. 铸件取出：待铸件冷却后，打开铸型，取出成型的铸件。
三、低压铝合金铸造工艺的优点低压铝合金铸造工艺相比其他铸造方法具有以下优点：1. 成品质量高：低压铝合金铸造工艺可以实现较高的铸件准确性和表面质量，铸件的尺寸精度、表面光洁度和机械性能都能够满足要求。
2. 生产效率高：低压铝合金铸造工艺具有快速生产的特点，一次注塑可以得到多个铸件，生产效率较高。
3. 设备投资少：低压铝合金铸造工艺相对于其他铸造方法，设备投资相对较少，维护成本也较低。
4. 适用范围广：低压铝合金铸造工艺适用于各种铝合金铸件的制造，例如汽车零部件、航空航天零部件等。
四、低压铝合金铸造工艺的应用领域低压铝合金铸造工艺广泛应用于各个领域，特别是在汽车、航空航天、电子、机械等行业中得到了广泛的应用。
它可以制造各种复杂形状的铝合金零部件，如汽车发动机缸体、飞机发动机壳体、电子设备外壳等。
低压铝合金铸造工艺是一种高效、高质量的铸造方法，具有成本低、生产效率高、适用范围广等优点，被广泛应用于各个领域。
铝合金_实验报告
一、实验目的1. 掌握铝合金熔炼的基本原理和工艺流程。
2. 了解铝合金的铸造方法及其对性能的影响。
3. 通过性能测试，分析铝合金的力学性能。
二、实验原理铝合金是一种轻质高强度的金属材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
本实验主要研究铝合金的熔炼、铸造及性能测试。
1. 铝合金熔炼：将铝及其他合金元素加热至熔点，使其熔化并形成均匀的熔体。
2. 铝合金铸造：将熔化后的铝熔体浇注到铸模中，使其冷却凝固成铸锭或铸件。
3. 性能测试：通过拉伸试验、硬度测试等方法，分析铝合金的力学性能。
三、实验内容及步骤1. 实验材料：铝锭、合金元素、铸模、熔炼炉、浇注系统、拉伸试验机、硬度计等。
2. 实验步骤：（1）熔炼：将铝锭和合金元素放入熔炼炉中，加热至熔点，使铝及其他合金元素熔化。
（2）铸造：将熔化后的铝熔体浇注到铸模中，使其冷却凝固成铸锭。
（3）性能测试：① 拉伸试验：将铸锭加工成圆柱形试件，进行拉伸试验，测定试件的屈服强度、抗拉强度、延伸率等力学性能。
② 硬度测试：将铸锭加工成标准硬度试件，进行硬度测试，测定试件的布氏硬度。
四、实验结果与分析1. 熔炼结果：熔炼过程中，铝锭和合金元素熔化良好，熔体成分均匀。
2. 铸造结果：铸锭表面光洁，无气孔、裂纹等缺陷。
3. 性能测试结果：（1）拉伸试验：屈服强度为X MPa，抗拉强度为Y MPa，延伸率为Z %。
（2）硬度测试：布氏硬度为A HB。
根据实验结果，分析如下：1. 铝合金熔炼过程中，加热温度、保温时间、搅拌速度等因素对熔体质量有重要影响。
本实验中，加热温度控制在铝的熔点以上50～100℃，保温时间为30分钟，搅拌速度适中，保证了熔体质量。
2. 铸造过程中，铸模材料、浇注温度、冷却速度等因素对铸锭质量有重要影响。
本实验中，铸模材料为耐高温合金，浇注温度控制在铝的液相线温度以上，冷却速度适中，保证了铸锭质量。
3. 铝合金的力学性能与其成分、组织结构等因素有关。
铝合金熔炼与铸造 (2)
铝合金熔炼与铸造1.铝合金是一种重要的金属材料，具有优异的物理性能和机械性能，广泛应用于航天航空、汽车制造、建筑工程等领域。
铝合金熔炼与铸造是生产铝合金制品的关键步骤，本文将介绍铝合金熔炼与铸造的基本原理、常用工艺和注意事项。
2. 铝合金熔炼铝合金熔炼是将铝合金原料加热至熔点，并以一定方式进行熔炼的过程。
铝合金原料可以是铝锭、废铝或铝合金碎料，在熔炼过程中需要加入一定比例的熔剂和合金元素。
铝合金熔炼的目的是将原料熔化并混合均匀，以获得符合要求的铝合金液态材料。
2.1 熔炼设备铝合金熔炼通常使用电阻炉、感应炉或电弧炉等熔炼设备。
其中，电阻炉是最常用的熔炼设备之一。
电阻炉通过电流通过导体产生的电阻热进行熔炼，具有加热速度快、操作方便等优点。
感应炉则利用电磁感应的原理进行加热，加热效率高，适用于熔炼大批量的铝合金。
电弧炉则利用电弧的高温进行熔炼，适用于熔炼高温合金。
2.2 熔炼工艺铝合金熔炼的工艺通常包括预热、熔炼和保温三个阶段。
将熔炼设备预热至一定温度，然后将铝合金原料和熔剂放入炉中，并控制加热温度和时间，使原料熔化并混合均匀。
，保持一定温度，使铝合金保持液态状态，以备后续的铸造工艺使用。
2.3 熔炼注意事项在铝合金熔炼过程中需要注意以下几点：•安全操作：熔炼过程中需要戴上防护设备，避免接触高温液态金属和有害气体。
•熔化温度控制：严格控制熔化温度，过高的温度会导致铝合金组织不稳定，影响机械性能。
•熔炼时间控制：合适的熔炼时间可以保证原料充分熔化和混合均匀。
•熔剂和合金元素的添加：根据铝合金的要求添加适当比例的熔剂和合金元素，以调整铝合金的成分和性能。
3. 铸造过程铸造是将铝合金液态材料倒入铸型中，并经过凝固和冷却形成所需的铝合金制品的过程。
铸造过程可以分为压铸、重力铸造和砂型铸造等不同的铸造方法。
3.1 压铸压铸是一种通过高压将铝合金液态材料注入金属模具中，并经过快速凝固形成制品的铸造方法。
压铸具有生产效率高、制品精度高等优点，适用于生产复杂形状的铝合金制品。
铸造铝合金熔炼原理
γ-Al2O3 具有两面性：①和铝液接触的一面是致密的，可阻碍铝液的氧 化和吸气；②和炉气接触的那面却是粗糙、疏松的，其表面小孔吸附 着水汽和氢，搅动铝液时， γ-Al2O3将水汽和氢带入铝液，铝液氧化 生成夹杂物、吸入氢气。
铝铸件中氧化夹杂的形态及对铸件性能影响
氧化夹杂分为两类
一次氧化夹杂：浇注前铝液中存在的氧化夹杂，总量约占铝液质
量的0.002％～0.02％。按形态可分为两类：第一类是分布不均匀的大 块夹杂物，其危害性极大，使合金基体不连续，引起铸件渗漏或成为 腐蚀的根源，明显降低铸件力学性能；第二类夹杂呈弥散状，在低倍 显微组织中不易发现，铸件凝固时成为气泡的形核基底，生成针孔， 这一类氧化夹杂很难在精炼时彻底清除。
Al-Si合金加Sr变质后，如用氯盐精炼，生成SrCl2，变质失 效，必须通氩精炼。
通氯精炼
向铝液中通入氯气，可以较有效的起精炼作用。
2Al+3Cl2 = 2AlCl3↑ ΔH= -1591.8KJ
H2+Cl2 = 2HCl↑
ΔH= -184.2KJ
反应生成物都是气态，不溶于铝，和未发生反应的氯气都 成气泡起精炼作用，因此精炼效果比通氮甚至通氩明显。
通氮精炼（续）
铝液内的氮气泡中氢分压pH2=0，氢即在氢压力差的 驱动下自铝液扩散进入氮气泡。
这一过程直至氮气泡中的氢分压和铝液内的氢分压相 平衡时才会停止。
氮气泡上升时能同时带走Al2O3夹杂物及氢气。
✓通氮温度应控制在710～720℃，温度过低，降低氢的扩散系数， 温度过高，将生成大量AlN夹杂，同样污染铝液。
铝合金的熔炼与铸造
第二章铝合金的冶炼1.金属铝的制取金属铝最初是用化学法制取的。
1825年丹麦化学家H.C.Örested和1827年德国Wöhler F.分别用钾汞齐和钾还原无水氯化铝，都得到少量金属粉末。
1854年Wöhler F.还用氯化铝气体通过熔融钾的表面，得到了金属铝珠，每颗重约10～15mg，因而能够初步测定铝的密度，并认识到铝的熔点不高，且具有延展性。
后来，法国S.G。
Deville用钠代替钾还原熔融的氯化钠_氯化铝络盐，也制取金属铝。
1854年他在法国巴黎附近建立了一座小型炼铝厂。
1865年俄国 H.H.BeKeTOB 提议用镁来置换冰晶石中的铝，这一方案被德国Gmelingen Aluminium und Magnesium Fabrik 采用。
由于电解法兴起，化学法便渐渐被淘汰。
在整个化学法炼铝阶段中（1854～1895年）,大约总共生产了200Ton铝。
电解法熔炼铝起源与1854年。
当时德国R.W.Bunsen和法国S.C.Deville分别电解氯化钠_氯化铝络盐，得到金属铝。
1883年美国S.Bradley申请了电解熔融冰晶石的专利。
1886年美国的C.M.Hall 和法国的L.T.Héroult同时发明了冰晶石_氧化铝融盐电解法并申请到专利。
此法便是一百年来全世界炼铝工业上采用的唯一方法，统称为霍尔_埃鲁法。
中国的炼铝试验工作起始自1934年天津的黄海化学工业社，用800A预焙阳极电解槽炼出金属铝。
抚顺铝厂开始兴建于1937年，电解槽为自焙阳极式，电解强度为2400 A，最高年产铝量达到8000Ton。
台湾省高雄铝厂亦兴建于1937年。
从南阳 Bintan岛运来三水铝土矿，在厂内用拜耳法生产氧化铝，用24000A 和30000A自焙阳极电解槽生产铝，最高年产量达到10KTon。
新中国成立后，铝合金工业得到迅速的发展。
我国的铝冶炼工业经过几十年的发展，取得了前所未有的成绩，2000年氧化铝产量达429万Ton，铝锭283万Ton，我国已成为世界铝生产和消费的大国。
铝合金熔炼与铸造技术
铝合金熔炼与铸造技术一、引言铝合金是一种重要的结构材料，具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能，在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域广泛应用。
铝合金的制备过程中，熔炼与铸造技术起到关键作用，本文将对铝合金熔炼与铸造技术进行详细探讨。
二、铝合金熔炼技术2.1 熔炼原料准备熔炼铝合金的原料主要包括铝、合金元素和辅助材料。
铝采用高纯度的铝锭，合金元素可以通过添加铝合金粉末或其他化合物来实现。
辅助材料包括熔剂、脱气剂等。
这些原料的准备对于保证铝合金的成分和质量非常重要。
2.2 熔炼设备和工艺熔炼铝合金的常用设备有电阻加热炉、感应加热炉和气体燃烧炉等。
其中，感应加热炉在铝合金熔炼中应用最广泛，具有加热速度快、能耗低和温度控制准确等优点。
熔炼工艺包括预热、熔化、调温和净化等步骤，其中净化技术对于铝合金的纯净度和性能起到重要作用。
2.3 熔炼过程控制与优化熔炼过程中，熔体温度、保温时间、搅拌方式等因素对铝合金的成分和组织结构有重要影响。
熔炼过程需要进行温度控制、气氛控制和搅拌控制等，以确保铝合金的成分均匀、杂质含量低。
三、铝合金铸造技术3.1 铸造方法铝合金的常用铸造方法包括压铸、重力铸造、低压铸造和砂型铸造等。
压铸是最常用的铸造方法，适用于生产复杂形状和尺寸精度要求高的铝合金件。
重力铸造适用于大型铝合金零部件的生产，低压铸造适用于长条状和壳状铝合金件的生产，砂型铸造适用于非常大型和特殊形状的铝合金件的生产。
3.2 铝合金铸造过程铝合金的铸造过程主要包括熔炼、准备模具、浇注、冷却和后处理等步骤。
熔炼过程中，需要根据具体合金配方和要求，控制熔体温度、浇注温度和浇注速度等参数。
准备模具是确保铸造件尺寸和表面质量的重要环节。
浇注过程需要保证熔体充分填充模腔，并避免气孔和缺陷的产生。
冷却过程中需控制冷却速率，以避免铝合金件出现应力和变形。
3.3 铝合金铸造工艺改进为了提高铝合金铸造件的质量和效率，可以采取一些工艺改进措施。
铸造铝合金的熔炼工艺
铸造铝合⾦的熔炼⼯艺铝合⾦⽐纯铝的优势与应⽤铝合⾦⽐纯铝具有更好的物理⼒学性能：易加⼯、耐久性⾼、适⽤范围⼴、装饰效果好、花⾊丰富。
它的材料特性是轻、容易加⼯。
成本低，⽽且使⽤⼀种加⼯⼯艺可以⼤量⽣产同样的零部件，这也是他的特点之⼀。
⽽铝合⾦在承受了⼀定的⼒量后，会慢慢变形再损坏。
还有就是铝合⾦容易加⼯和具有⾼度的散热性特别是车辆引擎部分特别适合使⽤铝合⾦材料。
这⾥⼏乎完全是铝合⾦的⼀家天下。
此外，铝合⾦的加⼯⼯艺多种多样。
通⽤性较强。
各种合⾦的性能⽐较S 锌合⾦：压铸性能好，铸件表明光滑，尺⼨精度⾼。
浇注温度低，模具寿命长。
⼒学性能也较⾼，特别是抗压和耐磨性好。
能很好的接受表⾯处理，如电镀，喷涂，喷漆。
但易⽼化，⼯作范围窄。
温度低于0度，冲击韧性急剧降低。
温度升⾼，⼒学性能下降，且易发⽣蠕变。
另外密度⼤，航空，电⼦，仪表很少采⽤。
尺⼨变化也是锌合⾦铸件的重要问题。
S 铝合⾦：铝合⾦很多⽅⾯特别是使⽤性能⽅⾯⽐锌合⾦优越。
压铸性能良好，密度⼩，⽐强度⼤，⾼温⼒学性能好，低温下⼯作时，同样保证良好的⼒学性能（尤其是韧性）。
铝表⾯有⼀层与铝结合的很牢很致密的氧化膜，故耐蚀性好。
但是氧化膜能被氯离⼦，碱离⼦破坏，故在碱中，碳酸盐，盐酸及卤化物中很快腐蚀。
导电性与导热性好并且具有良好的切削性能。
但是铝合⾦有相当⼤的体收缩率，易在最后凝固处⽣成较⼤的缩孔。
另外，铝硅系合⾦还易粘模镁合⾦：密度⼩，⼒学性能好。
熔点低，凝固快，凝固收缩⼩，不腐蚀钢质模具。
⽐强度⾼于铝合⾦，但是屈服强度低于铝合⾦，承受载荷的能⼒稍差。
有良好的刚度和减震性，在承受冲击时，能吸收较⼤的冲击能量，可作产品外壳可减少噪声传递。
镁合⾦压铸时易产⽣缩松和热裂。
在低温下仍有良好的⼒学性能，可制造低温零件。
抗蚀性较低，故通常进⾏表⾯氧化处理和涂漆保护。
具有优良的脱模性能，与铁亲和⼒⼩，即使采⽤较⼩的出模⾓度也不会产⽣粘模现象。
模具寿命⽐铝合⾦长，⽐铝合⾦⾼4~5倍，并且成分和尺⼨稳定性也好，同时具有良好的切削加⼯性。
铸造铝合金的典型熔炼工艺
铸造铝合金的典型熔炼工艺（一）ZL101合金的熔炼工艺1.熔炼前的准备工艺1）清炉和洗炉（电阻炉或中频感应炉）；2）预热熔炉（坩埚）及熔炼工具到200-300℃，然后喷（刷）T－3号涂料（见表3-9）；3）清理和预热炉料；4）准备好熔剂（1号熔剂和六氯乙烷）和变质剂（表3-8中的三原变质剂-1号或2号均可）等。
2.配料计算由于熔炼中Si和Mg的烧损很大，合金成分的含量变化大，故应按标准成分的上限计算配料。
3.装料次序及装料1）回炉料；2）铝硅中间合金或ZL102合金；3）铝锭。
4.熔化及精炼装完料后，升温熔化炉料，等炉料全熔后，除净熔渣，加入熔剂，当温度达到680℃时，用钟罩将预热到200-300℃的金属镁块或Al-Mg中间合金块压入熔池中心离坩埚底150mm深处，并缓慢回转和移动，时间为3-5min。
然后升温到730-750℃，用炉料总重量的0.7％-0.75％的六氯乙烷分2-3次用钟罩压入合金液内精炼合金液，总时间为10-15min，缓慢在炉内绕圈。
待精练剂反应完后，静置1-2min后，取试样作炉前分析。
如炉前分析发现合金成分不合格，则应马上进行调整成分的补加或冲淡工作。
5.变质处理当合金液的温度达到730-750℃时，用炉料总重量的1.5％-2.5%的三原变质剂作变质处理，总时间为15-18min。
6.浇注当温度达到760℃时，扒渣出炉，用坩埚或手抬式浇包盛取合金液，将合金液浇注铸型，同时浇注化学成分、机械性能等试样。
注：应根据各厂的具体情况选用精练剂和变质剂。
1.熔炼前的准备工艺1）清炉和洗炉；2）预热熔炉（坩埚）、工具到200-300℃；3）喷涂（刷）T－3号涂料（见表3-9）或其他涂料；4）清理、预热炉料；5）准备好熔剂变质剂等。
2.配料计算由于熔炼中Si的含量大，易烧损大，故配料计算时应取上限。
3.装料次序及装料1）回炉料；2）铝硅中间合金；3）铝锭。
4.熔化及精炼炉料装好后，升温熔化炉料，等炉料全熔后，除净熔渣，升温到700-720℃，用炉料总重量的0.3％-0.5％的六氯乙烷（或氯气等其他精炼剂）分3次用钟罩压入熔池中心下面精炼合金液，精炼总时间为10-15min。
第十三章_铸造铝合金的熔炼分析
连铸锭中心裂纹
对Al铸造组织有显著细化作用的元素是Ti、B（Ai-TiB）;Ti、C（Al-Ti-C）和Sc；在工业生产中获得广泛应 用的是Al-Ti-B 。
在Al的DC（直接水冷）铸锭中有时出现反偏析现象， 即低熔点组分富集表层，如在纯度为99.7％或更纯的工业 纯铝铸锭中，偏析表层的Fe＋Si含量可大于2％。 反偏析机理较复杂，一般认为，当熔体与模壁接触时 形成凝壳，凝壳收缩形成气隙后散热下降，进而被内部 熔体重新加热，强度下降，内部熔体在压力作用下可冲 破凝壳的薄弱处，在铸锭表面形成珠状或连续层（偏析 瘤）。枝晶间熔体凝固收缩时产生的空吸对反偏析也有 一定的影响。
六、熔炼时间对吸氢的影响
快速熔炼
七、铝液中析出氢的条件
1、储氢条件： 温度、压力、深度、氧化 夹杂物（氧化铝等） 2、除氢：扩散、形成气泡、上浮逸出、 其他气体上浮带走 3、措施：降压、对流、介质带走（惰性 气体，不溶于铝的活性气体）。
三、性能 1 力学性能 纯铝的性能取决于杂质含量、形态、大小和分布，Al 中的主要杂质是Fe和Si，是冶炼时由矿石遗传来的。增 加Fe和Si量，Al的强度升高，塑性下降。（熔铸时使用 的铁制工具）
杂质的形态、大小和分布与杂质含量和工艺条件有关， 并可参照相图理解。
Fe在Al中形成硬而脆的 针状FeAl3化合物。
工业高纯铝： L0（1A90）
L00（1A85）
99.9％ 99.85％
用途：主要用于高纯铝的生产制造。
工业纯铝： L1（1070）
99.7％
L2（1060）
L3（1050） L4 (1040) L5 (1100)
99.6％
99.5％ 99.3% 99%
用途：用于电线、电缆、日用器皿及铝合金的生产制造。
第二章 铸造铝合金熔炼.pdf
4、变质效果评定 （1） 测定共晶反应温度
铝合金熔炼
变质正常，断口银白色丝绒状，晶粒很细，看不到硅亮点； 变质不足，晶粒粗大，断口暗灰色，发亮的硅晶粒明显可见； 变质过度，断口呈青灰色，晶粒粗大；
铝合金熔炼 电阻炉
铝合金熔炼 感应炉
铝合金熔炼 反射炉
铝合金熔炼 高效反射炉
铝合金熔炼
铝合金熔炼
2、变质剂
磷复合变质剂： 10％P＋90％C2Cl2，加入量0.25％； 20％P＋70％KCl＋10％K2TiF6；加入量0.5%-0.8%; 15％P＋40％C2Cl2＋38％KCl＋7％K2TiF6；加入量0.5%-0.8%;
（1） 压入法
1.钠盐变质剂预热，300－400℃，20 －30min； 2.精炼后，除去熔渣和氧化皮；
m 3
Al4C3
n 2
H2
铝合金熔炼
2、影响铝合金液吸气的因素
（1） 合金液氢溶解度与氢的或水蒸汽的分压的影响
（2） 铝合金的蒸气压的影响: 铝的蒸气压较低。
（3） （4） （5）
氧化膜的影响： Al2O3氧化膜致密的。 Al2O3等夹杂物的影响： Al2O3吸氢，核心。 合金元素的影响：加Mg容易吸氢，Si和Cu降低吸氢量。
（2） 脱水氯化锌精炼法
2Al 3ZnCl2 3Zn AlCl3 (gas)
ZnCl2 H2 Zn HCl(gas)
（3） 无毒精炼剂精炼法
无毒精炼剂精炼法原理
NaNO3 C NaCO3 N2 CO2
NaNO3 Na2O NO
氟硅酸钠和冰晶石粉的作用――精炼和缓冲作用； 食盐的作用－－－－－－－－－缓冲作用； 耐火砖屑的作用－－－－－－－精炼剂残留物烧结成团上浮。
铝合金熔炼与铸造
铝合金熔炼与铸造铝合金是一种常见且广泛使用的金属材料，具有较低的密度、良好的导热性和耐腐蚀性，因此在许多行业中得到了广泛的应用。
铝合金的熔炼和铸造是制造铝合金制品的关键步骤。
本文将介绍铝合金熔炼和铸造的基本原理、工艺和注意事项。
一、铝合金熔炼1.1 熔炼原理铝合金熔炼的主要原理是将铝及其他合金元素加热至其熔点，使其融化成液态，以便进行后续的铸造工艺。
铝的熔点较低，约为660°C，因此相对较容易熔化。
而其他合金元素的加入可以改变铝合金的性质，例如提高其强度、耐腐蚀性或者改善加工性能。
1.2 熔炼工艺铝合金熔炼工艺一般分为两种：批量熔炼和连续熔炼。
批量熔炼是将一定量的铝和其他合金元素加入炉内，通过加热熔化成液态，并进行充分混合。
这种方法适用于小规模生产，常用的炉型有电阻炉和燃气炉。
而连续熔炼是将铝合金材料加入熔炉的顶部，通过炉内的加热和熔化过程，使得底部的液态铝合金不断流出。
这种方法适用于大规模生产，常用的炉型有回转炉和隧道炉。
1.3 熔炼注意事项在铝合金的熔炼过程中，需要注意以下几个方面。
首先，炉内的温度需要控制在适当的范围内，以避免过度燃烧或者过度冷却。
其次，需要保持良好的熔炼环境，防止氧气、水分或杂质等对炉内材料的影响。
最后，在加入其他合金元素时，需要根据配比和工艺要求进行准确的添加，以保证最终铝合金的性能。
二、铝合金铸造2.1 铸型设计铝合金铸造的第一步是进行铸型设计。
铸型设计的目的是根据最终产品的形状和要求，确定合适的铸造方法和材料，以及适当的铸型结构。
常见的铸型结构有砂型、金属型和陶瓷型等。
其中砂型是最常用的铸造方法，可以应用于各种形状和尺寸的产品。
2.2 铸造工艺铝合金的铸造工艺可以分为传统铸造和压铸两种。
传统铸造是将熔融的铝合金液体倒入铸型中，并通过自然冷却形成最终产品。
这种方法适用于小批量生产，但精度和表面光滑度相对较低。
压铸是将高压液压机将铝合金液体注入铸型中，通过压力传递和快速冷却，实现快速成型。
铝合金铸铝工艺
铝合金铸铝工艺一、铝合金铸铝工艺概述铝合金铸造是一种常用的制造工艺，其主要原理是通过熔化铝合金，将其注入模具中进行冷却凝固，最终得到所需的零件或产品。
在此过程中，需要考虑多个因素，如模具设计、熔炼温度、注液速度等。
二、模具设计1. 模具材料选择：通常使用的模具材料有钢、铜合金等，需要根据所需产品的材质和形状来选择。
2. 模具结构设计：根据产品形状和尺寸确定模具结构，并考虑到浇口、排气孔等因素。
3. 模具加工精度：为了保证产品的精度和表面质量，需要对模具进行高精度加工。
三、熔炼与浇注1. 铝合金选择：根据产品性能要求选择适当的铝合金。
2. 熔炼温度控制：根据不同的铝合金种类和配方确定熔点，并控制在适当范围内以保证成品质量。
3. 浇注温度控制：决定了铸件内部组织和外观质量，需要根据模具材料和产品形状确定最佳浇注温度。
4. 注液速度控制：过快或过慢都会影响产品质量，需要根据产品形状和模具结构确定最佳注液速度。
四、冷却凝固1. 冷却方式：常用的冷却方式有自然冷却、水淬和沙包淬火等，需要根据不同的铝合金种类和产品形状选择适当的冷却方式。
2. 冷却时间：直接影响到产品内部组织和外观质量，需要根据铝合金种类、产品形状和模具材料等因素确定最佳冷却时间。
五、后处理1. 去除毛刺：通过打磨或切割等方式去除铸件表面的毛刺。
2. 热处理：常用的热处理方法有退火、时效处理等，可以改善铸件的力学性能。
3. 表面处理：如喷漆、电泳涂装等，可以提高铸件表面质量和耐腐蚀性能。
六、注意事项1. 熔炼时要注意保持干燥，避免水分进入铝合金中。
2. 浇注时要注意浇口和排气孔的设计，避免气泡和缺陷的产生。
3. 冷却凝固时要注意控制温度和时间，避免过快或过慢导致质量问题。
4. 后处理时要注意安全，如切割时戴好防护眼镜等。
七、总结铝合金铸造工艺是一项复杂的制造工艺，需要综合考虑多个因素来保证产品质量。
模具设计、熔炼与浇注、冷却凝固和后处理都是重要环节，需要精细控制。
铸造熔炼实验报告
铸造熔炼实验报告全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：铸造熔炼实验报告一、实验目的本次实验旨在探究铸造熔炼过程中的各种参数对最终产品质量的影响，通过实验结果分析，进一步学习铸造熔炼的基本原理及技术要点。
二、实验原理铸造熔炼是一种制造工艺，主要通过熔化金属，将熔融金属注入模具中，待冷却凝固后得到成品。
在铸造熔炼过程中，需要注意熔炼温度、熔炼时间、熔炼压力、冷却速度等参数，这些参数会直接影响最终产品的质量和性能。
三、实验材料和设备1. 实验材料：铝合金、铜合金、黄铜等金属材料。
2. 实验设备：熔炼炉、模具、钢钎、压铸机等。
四、实验步骤1. 将所需金属材料放入熔炼炉中，加热至熔化温度。
2. 准备好模具，待金属材料熔化后，将熔融金属注入模具中。
3. 施加相应的压力，确保金属充分填充模具。
4. 等待金属冷却凝固后，取出成品进行观察和测试。
五、实验结果分析通过实验发现，不同金属材料在熔炼过程中表现出不同的特性。
铝合金熔化温度较低，熔化时间较短，冷却速度快，可以得到较为均匀的成品；而铜合金熔化温度较高，熔化时间较长，需要较大的压力才能填充模具。
黄铜在熔炼过程中容易氧化，需要注意氧化膜的去除。
六、实验总结与启示1. 铸造熔炼是一种重要的金属加工方式，可以制备出各种形状和尺寸的零部件。
2. 在进行铸造熔炼时要根据具体材料特性和要求选择合适的工艺参数。
3. 熔炼过程中需要注意金属氧化、熔融温度控制、压力施加等问题，以确保最终产品质量。
通过本次实验，我们对铸造熔炼工艺有了更深入的了解，对金属材料的特性和应用也有了更多的认识。
希望今后能够运用这些知识和技术，开展更加深入的研究和实践。
第二篇示例：铸造熔炼实验报告实验目的：通过铸造熔炼实验，掌握铸造熔炼工艺的基本原理和方法，提高学生对铸造熔炼技术的理解和应用能力。
实验仪器与材料：1. 铸造炉：用于加热金属原料进行熔炼的设备；2. 金属原料：选择适宜的金属原料，如铁、铜、铝等；3. 铸型：用于浇铸金属的模具；4. 熔炼工具：用于搅拌金属液、浇注金属等作业的工具；5. 保护装备：戴上防护眼镜、手套等装备，确保安全。
铝合金熔炼与铸造简介课件
目录
• 铝合金熔炼基础 • 铝合金熔炼工艺 • 铝合金铸造技术 • 铝合金的应用 • 铝合金熔炼与铸造的挑战与未来发展
01
铝合金熔炼基础
铝合金的特性
01
02
03
物理特性
铝合金具有优良的导电性 、导热性和耐腐蚀性。
化学特性
铝合金易于氧化形成致密 的氧化膜，具有良好的耐 腐蚀性。
熔炼设备
常用的熔炼设备有坩埚炉 、电炉、感应炉等。
熔炼工艺参数
包括熔炼温度、熔炼时间 、熔炼气氛等，这些参数 对铝合金的性能和成分有 重要影响。
02
铝合金熔炼工艺
熔炼前的准备
原材料选择
配料计算
选择高质量的原材料，如铝锭、合金 元素和添加剂，以确保熔炼出的铝合 金具有所需的性能。
根据产品要求，计算所需的原材料配 比，以获得所需的化学成分和性能。
理。
热处理
根据需要，对铸件进行 热处理以提高其机械性
能。
铸造后处理
清理
去除铸件表面的毛刺、飞边等杂质，确保表 面质量。
质量检测
对铸件进行质量检测，确保其符合相关标准 和客户要求。
机械加工
对铸件进行机械加工，以满足其使用要求。
包装运输
对铸件进行包装，并选择合适的运输方式将 其送达目的地。
04
铝合金的应用
THANK YOU
感谢观看
模具准备
设计和制作铸造模具，确保其 结构合理、尺寸精确。
设备检查
对熔炼炉、浇注机等设备进行 检查和调试，确保其正常运转
。
工艺准备
制定合理的铸造工艺流程，明 确各环节的技术要求和操作规
范。
铸造过程
第3章-熔炼和铸造
可见提高燃烧的气流速度是有效的 。 2、合金元素的溶解和蒸发 熔炼温度下（700℃）几种元素在铝中的扩散系数为（cm2/s）： Ti：0.66，Mo：1.38（760℃），Co：0.79，Ni：1.44，Si：14.4， 通常情况下，与铝形成易熔共晶的元素，一般较易熔解，与铝形成包晶 转变的，特别是熔点相差大的元素较难于溶解。 在相同溶解条件下，一般蒸气压高的元素容易挥发，可把常用的铝合金 分为两组：Cu、Cr、Fe、Ni、Ti、Si、V、Zr等元素的蒸气压比铝的小， 蒸发慢，Mn、Li、Mg、Zn、Na、Cd等元素蒸气压比铝的大，容易蒸 发，在熔炼过程中损失较大。
三、熔体的净化过程
有色金属及其合金熔体在熔炼过程中存在气体、各种非金属夹杂物等， 影响金属的纯洁度，往往会使铸锭产生气孔、夹杂、疏松、裂纹等缺陷， 影响铸锭的加工性能及制品的强度、塑性、抗蚀性、阳极氧化性和外观质 量。 所谓的净化，即是利用物理化学原理和相应的工艺措施，除掉液态金属 中的气体、夹杂和有害元素以便获得纯净金属熔体的工艺方法。熔体净化 包括传统的炉内精炼和后来发展的炉外净化过程。 一般来说，铝熔体含氢量应控制在0.15~0.20ml/100g.Al以下，对于一 些特殊要求的应控制在0.10ml/100g.Al以下。 氢气在熔体中的熔解量与温度的关系如下：
铝及铝合金净化处理可分为吸附净化和非吸附净化。具体包括： 炉内处理： a．惰性气体吹洗法 b．活性气体吹洗法 c．混合气体吹洗法 d．气体—溶剂混合吹洗法 e．静态真空处理 f．动态真空处理 其中：e、f为非吸附净化 常用的溶剂中都含有C2Cl6。C2Cl6为白色晶体，密度为2091kg/m3。 C2Cl6与铝熔体反应生成C2Cl4 和Cl2。其分别和铝熔体继续反应生成AlCl3、 HCl等。 C2Cl6的升华温度为185.5℃，C2Cl4的沸点为121℃，不熔于铝。工业通用 的溶剂是各种碱金属的氯盐和氟盐的混合物。他的净化作用主要是通过其 吸附和熔解氧化夹杂的能力。氯化钾和氯化钠盐等的混合物，对氧化铝有 极强的润湿和吸附能力。氧化铝特别是悬混于熔体中氧化铝碎片，被具有 凝聚性和润湿性的溶剂吸附包围后，便改变了氧化物的性质、密度及形态， 通过上浮很快被除去。 加入少量的氟盐（NaF、Na3AlF6、CaF2）增加熔融金属与杂质之间的表 面张力，提高了溶剂的分离性，防止产生溶剂夹杂。
低压铸造铝合金熔炼工艺
低压铸造铝合金熔炼工艺
低压铸造铝合金熔炼工艺是一种常用的制造铝合金零部件的方法，它能够在较低的压力下将铝合金熔液注入模具中，通过冷却固化后得到所需的零部件。
以下是低压铸造铝合金熔炼的一般工艺流程：
1. 准备原料：选择适当的铝合金材料作为原料，通常为铝、铜、镁、锌等元素的合金。
2. 加热熔化：将原料放入熔炉中，逐渐加热至合金熔化温度，通常在600-750摄氏度之间。
3. 维持温度：维持合金熔化温度，保持合金液体状态，以便后续的注模工艺。
4. 准备模具：在铝合金液体准备的同时，准备好用于注模的模具。
模具可以根据产品的形状和尺寸进行设计。
5. 注模：将加热后的铝合金液体通过注塑机注入模具中。
该过程是在相对较低的压力下进行的，通常为2-20MPa之间。
6. 冷却固化：在注模完成后，等待铝合金液体在模具内冷却固化。
冷却时间通常在几分钟到几小时之间，具体取决于产品的尺寸和形状。
7. 除模与处理：冷却固化后，将模具拆卸，取出铝合金零部件。
根据需要，还可以进一步进行热处理、机加工等后续工艺。
低压铸造铝合金熔炼工艺相对于其他熔铸工艺，具有成本较低、生产效率高、产品质量稳定等优点。
它广泛应用于汽车、航空航天、电子设备等领域，制造各种复杂形状的铝合金零部件。
铝合金熔炼与铸造技术
铝合金熔炼与铸造技术铝合金熔炼与铸造技术是一种重要的金属加工技术，其主要应用于制造航空、汽车、机械等领域的高强度、轻量化零部件。
在这个过程中，铝合金材料经过熔炼和铸造，最终形成所需的零部件。
首先，铝合金熔炼技术是将原材料加入到熔炉中进行融化，并根据需要添加其他元素进行调节。
这些原材料通常包括铝锭和其他的合金元素，如硅、镁、钠等。
其中，硅可以提高铝合金的强度和耐蚀性；镁可以提高铝合金的塑性和韧性；钠可以改善铝合金的流动性。
其次，在完成了铝合金材料的熔化之后，就需要进行铸造。
这个过程包括模具设计、浇注、凝固和冷却等步骤。
在模具设计阶段，需要考虑到所需零部件的形状和尺寸，并选择适当的模具材料。
在浇注阶段，需要将已经融化好的铝合金液体倒入到模具中，并保持一定的浇注速度和压力。
在凝固和冷却阶段，需要等待铝合金材料逐渐凝固和冷却，并将其从模具中取出。
铝合金熔炼与铸造技术的优点在于可以生产高强度、轻量化的零部件。
此外，这种技术还可以实现大批量生产，提高生产效率。
然而，也存在一些缺点。
例如，在铸造过程中容易出现气孔、疏松和裂纹等缺陷，这些缺陷会影响零部件的质量和性能。
为了克服这些缺点，可以采用先进的铸造技术。
例如，在浇注过程中使用真空或惰性气体可以减少氧化反应和气孔的形成；使用高温高压水下注模技术可以提高零部件的密度和耐蚀性；使用快速凝固技术可以制备出具有均匀组织和细小晶粒的铝合金材料。
总之，铝合金熔炼与铸造技术是一种重要的金属加工技术，其应用范围广泛，并且不断发展创新。
通过不断改进和优化这种技术，可以生产出更加高质量的铝合金零部件，满足不同领域的需求。
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§13-2 铝合金熔炼工艺原理和技术
铝液吸氢的动力学过程
氢分子撞击铝液表面 氢分子在铝液表面离解为氢原子 氢原子吸附于铝液表面 氢原子通过扩散溶入铝液中
2H→2[H] 扩散速度取决于扩散系数D D=KpH21/2exp(-△H/2RT)
铝合金的净化（精炼）原理
氢在铝液中的溶解度 [H]=K0pH21/2exp(-△H/2RT) 当温度不变时
二次氧化夹杂：在浇注过程中形成，多分布在铸件壁的转角
处及最后凝固的部位。
铝液中气体和氧化夹杂的来源
氢气来源： 潮湿、带油污的炉料、Al2O3表面吸附水汽 及氢，搅拌时带入铝液；铝液表面吸附水。
氧化夹杂来源பைடு நூலகம் 表面氧化膜、空气、水汽等被搅入铝液中。
铝-氧反应
铝与氧的亲和力很大，极易氧化，4Al+3O2=2Al2O3。表面生成致密 的氧化铝膜，可阻止继续氧化。
针孔：分布在整个铸件截面上，因铝液中的气体、夹杂含
量高、精炼效果差、铸件凝固速度低而引起。
点状针孔：呈圆点状轮廓清晰且互不相连，易和缩孔、缩松相区别。由 铸件凝固时析出的气泡所形成，多发生于结晶温度范围小、补缩能力良 好的铸件中。
网状针孔：呈密集相连成网状，伴有少数较大的孔洞。结晶温度范围宽 的合金，铸件缓慢凝固时析出的气体分布在晶界上及发达的枝晶间隙中， 此时结晶骨架已形成，补缩通道被堵，便在晶界上及枝晶间隙中形成网 状针孔。它会割裂合金基体，危害性比前者大。
熔炼工艺过程控制的目的是获得高质量的能满足要求的铝液：
化学成分符合国家标准，合金液成分均匀； 合金液纯净，气体、氧化夹杂、熔剂夹杂含量低； 需要变质处理的合金液，变质效果良好。
因熔炼工艺过程控制不严而产生的废品中，主要原因是合金液中的气 体、氧化夹杂、熔剂夹渣未清除所引起。
铝铸件中气孔的形态及对铸件性能的影响
混合型针孔：由点状针孔和网状针孔混杂在一起，常见于结构复杂、壁 厚不均匀的铸件中。
针孔分级
铝铸件中气孔的形态及对铸件性能的影响（续）
皮下针孔
气孔位于铸件表皮下面，因铝液和铸型中水分反应产生 气体所成，一般和铝液质量无关。
单个大气孔
产生的原因是由于铸件工艺设计不合理，如铸型或型芯 排气不畅，或由于操作不小心，如浇注时堵死气眼，型 腔中的气体被憋在铸件中引起。
在 通 常 大 气 （ 湿 度 较 大 ） 中 铝 的 熔 炼 温 度 下 γ-Al2O3 膜 常 会 含 12﹪H2O和H2，熔炼时若氧化皮被搅入铝液，即起Al- H2O反应。
合金元素对铝的氧化有一定的影响，在这类合金中加入少量的铍 （0.03-0.07%Be）后，使氧化膜致密，故能提高其抗氧化性。
铝—有机物反应
铝—有机物反应也是铝液吸氢的原因之一； 最可能的有机物是炉料、工具被油脂沾污。 4/3mAl+CmHn→m/3Al4C3+n[H]
C和H构成的 烃类
铝合金中的气体
能溶解于铝合金的气体主要是氢（其余是少量的CO等）； 氢主要来自铝-水气反应，在熔炼中由于该反应不可避免 地将氢带入铝液； 铝液中氢的溶解度不大，很易为氢所饱和； 虽然在熔炼中可采用精炼除氢，但仍会残留一部分，而 且铝液凝固时氢的溶解度变化的相对值很大。
氧化物夹渣
在熔铸过程中，如将表面氧化膜或空气搅入铝液，或将 吸附的H2O带入铝液，均将在其中产生γ－Al2O3夹杂物， 悬浮在铝液中，而在浇注的铸件中形成氧化夹杂物。
实践证明，铝液中氧化夹杂越多，则含氢量也越高。 并且氧化夹杂物提供了气泡成核的现成界面，促使铸件针 孔的形成。所以，铝液中Al2O3和氢之间有着十分密切的 关系。
铝铸件中氧化夹杂的形态及对铸件性能影响
氧化夹杂分为两类
一次氧化夹杂：浇注前铝液中存在的氧化夹杂，总量约占铝液质
量的0.002％～0.02％。按形态可分为两类：第一类是分布不均匀的大 块夹杂物，其危害性极大，使合金基体不连续，引起铸件渗漏或成为 腐蚀的根源，明显降低铸件力学性能；第二类夹杂呈弥散状，在低倍 显微组织中不易发现，铸件凝固时成为气泡的形核基底，生成针孔， 这一类氧化夹杂很难在精炼时彻底清除。
铸造铝合金熔炼原 理和工艺
铝合金的精炼原理 铝液的精炼工艺 铝合金组织控制 铸造铝合金熔炼工艺
概述
铝合金熔炼的内容包括配料计算、炉料处理，熔炼设备的选用、熔炼工具处理及熔炼 工艺过程控制。
熔炼工艺过程控制的内容包括正确的加料次序，严格控制熔炼温度和 时间、实现快速熔炼、效果显著的铝液净化处理和变质处理及掌握可 靠的铝液炉前质量检测手段等。
Al+O2=Al2O3(γ)---致密氧化膜 > 900 ℃ : Al2O3(γ)→ Al2O3(α)—疏松膜
γ-Al2O3 具有两面性：①和铝液接触的一面是致密的，可阻碍铝液的氧 化和吸气；②和炉气接触的那面却是粗糙、疏松的，其表面小孔吸附 着水汽和氢，搅动铝液时， γ-Al2O3将水汽和氢带入铝液，铝液氧化 生成夹杂物、吸入氢气。
气体溶解度 的Sieverts 西华特定律
[H ] Ks PH2
Ks A/T B
式中[H]-溶于铝中氢的浓度；Ks-氢的溶解度系数；T-热力 学温度；A、B-常数，对铝合金而言，不同的合金类和不 同的成分，其数值各不相同。
氧化铝的形态、性能及对吸氢的影响
1) 室温下生成表面膜由少量结晶态γ-Al2O3和非晶态Al2O3混合物组成。 2) 500--900 ℃ :
铝液中的氢和氧化夹杂主要来源于铝液与炉气中水气的反应。
铝-水气反应（续）
在含硅、铜、锌等元素的铝合金，能较显著地阻缓铝 －水蒸气反应。含镁、钠等元素较多的铝合金，常使 铝－水气反应激烈进行。
升温时铝－水气反应速度大为加快，这说明限制熔炼 温度及浇注温度的必要性。
水气来源于炉料、熔剂、精炼变质剂、炉气（大气） 及熔炼浇注工具。特别是锈蚀的铝料，甚至经过吹砂 清理，仍会增加铝液的含氢量。
为了防止铝-氧剧烈反应，大多数铝合金的熔炼温度控制在750℃以 下。
铝-水气反应
铝和水气的 反应
2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2↑
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O 2Al+3H2O→Al2O3+6[H]
Al(OH)3 在400℃ 的条件下将进一步
反应
Al2O3成氧化夹杂，氢则溶于铝液，增加气体含量。